JPH0526504Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 この考案は、地震による振動を感知して信号を
出力する感震装置に関し、地震発生時にガス流路
を遮断するガスメータ等に装着される感震装置に
関する。

(b) 従来の技術 地震発生後の二次災害を防止するため、地震に
よる振動を検出する感震装置を備え、この感震装
置が振動を検出した際にガス流路を遮断するよう
にした家庭用のガスメータがある。このようなガ
スメータに用いられる感震装置としては、第１１
図に示すように、球状底面の金属ケース５１内に
水銀５２および緩衝液５４を封入し、この水銀５
２が金属ケース５１の中央部に位置する状態にお
いてのみこれと接触する電極５３を備えたものが
考えられる。この構成により、通常の状態では電
極５３と金属ケース５１とが水銀５２を介して導
通し、感震装置５０が地震により振動した際には
水銀５２が金属ケース５１内を移動して電極５３
と金属ケース５１とが導通しなくなることにより
地震の発生を検出することが考えられる。

ところが、上記構成の感震装置では製造工程に
おいて有害物質である水銀を取り扱わなければな
らないことから製造時の安全性に問題があり、ま
た定期的（例えば10年毎）に交換されるガスメー
タにあつては、交換時に水銀を回収しなければな
らず、その処理作業の煩雑化が考えられる。さら
に、ガスメータには確実な動作および誤動作を避
ける等その機能の重要性を勘案して厳しいスペツ
クが決められており、例えば、垂直状態から±数
度の傾斜範囲内において所定の設定感度を維持
し、かつ、瞬間的なオン／オフ動作を防止するた
めに感震装置の動作時間として数十ｍsec以上の
接点オン時間および接点オフ時間を与えなければ
ならないというスペツクの場合、第１１図に示す
感震装置５０では金属ケース５１内における水銀
５２の移動状態を調整することができないため、
これらのスペツクを満足することは極めて困難で
ある。

そこで、実開昭61−48325公報に開示された感
震装置では、円錐状内底面を有する筐体内に鋼球
を備え、筐体の振動による鋼球の移動を凹球面お
よび押圧板を介して伝達し、スイツチ機構の接点
を開閉するように感震スイツチ部を構成し、この
感震スイツチ部を吊下げ軸を介して液封室内に揺
動自在に支承している。これによつて水銀の使用
を不要にして、ガスメータの交換時における処理
作業を簡略化し、さらに、ガスメータが垂直状態
から傾斜して取り付けられた場合にも液封室内に
おける吊下げ軸の揺動により感震スイツチ部が常
に垂直状態を維持するようにし、上述のガスメー
タのスペツクを満足するようにしている。

(c) 考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の感震装置では、鋼球
の動作をスイツチ開閉機構の接点に伝達する構成
であるため、構造が複雑でコストの上昇を招来す
るとともに、衝撃によつて破損を生じやすい問題
があつた。また、円錐状内底面における鋼球の移
動によつて振動を検出するため、製造後に設定感
度を調整することが困難で、製品の歩留まりが悪
くコストの上昇を招く。また、感震スイツチ部以
外にも複雑な形状の液封室を必要とし、これによ
つても部品点数の増加によるコストアツプを生
じ、また寸法形状の大型化によりプリント基板上
に実装できない問題があつた。

この考案の目的は、地震の振動により移動する
錘を備え、この錘の移動を圧電プラスチツクフイ
ルムに伝達し、圧電プラスチツクフイルムに圧電
現象によつて生じる電圧を検出することにより、
地震の振動を感知し、部品点数を削減して構造を
簡略化でき、小型化によりプリント基板に実装で
きるとともに、耐衝撃性に優れ、かつ、設定感度
の調整を容易に行うことができる感震装置を提供
することにある。

また、圧電プラスチツクフイルムに変形を生じ
た際における圧電プラスチツクフイルムの上端お
よび下端の固定部の極度な変形等による破断を未
然に防止し、長期間の使用に耐え得る感震装置を
提供することにある。

さらに、組立作業を容易化するとともに組立作
業時および装置の使用中における圧電プラスチツ
クフイルム両面の電極間の導通や短絡等を防ぎ、
長期間に渡つて地震を正確に検出することがで
き、信頼性を向上できる感震装置を提供すること
にある。

(d) 課題を解決するための手段 請求項(1)に記載した考案は、上端と下端との間
において一方向に湾曲させるとともに、上端を固
定し下端を自由端とした圧電プラスチツクフイル
ムと、所定範囲の三次元空間に移動自在にされた
錘と、錘の水平方向の揺れ、あるいは垂直方向の
揺れを垂直方向の移動として抽出して圧電プラス
チツクフイルムに伝達する伝達部材と、圧電プラ
スチツクフイルムに生じた電圧を検出する電圧検
出手段と、を設けたことを特徴とする。

請求項(2)に記載した考案は、上記請求項(1)に記
載した考案において、前記圧電プラスチツクフイ
ルムの下端に前記伝達部材を固定するとともに、
前記圧電プラスチツクフイルムの上端および下端
の少なくとも一方を湾曲方向に傾斜させて固定し
たことを特徴とする。

請求項(3)に記載した考案は、上記請求項(1)に記
載した考案において、前記圧電プラスチツクフイ
ルムの上端を垂直方向に固定し、且つ下端を伝達
部材に当接保持させたことを特徴とする。

請求項(4)に記載した考案は、上記請求項(1)に記
載した考案において前記圧電プラスチツクフイル
ムの上端を湾曲方向に傾斜させて固定し、且つ下
端を伝達部材に当接保持させたことを特徴とす
る。

請求項(5)に記載した考案は、上記請求項(1)〜(4)
に記載した考案において、前記圧電プラスチツク
フイルムの両面において少なくとも下端近傍の所
定の範囲を除く部分にフイルム状の電極を構成し
たことを特徴とする。

請求項(6)に記載した考案は、上記請求項(1)〜(5)
に記載した考案において、前記圧電プラスチツク
フイルムの何れか一方の面に燐青銅またはベリリ
ウム銅等の金属バネ板材を貼付したことを特徴と
する。

(e) 作用 請求項(1)に記載した考案においては、地震の振
動により錘が所定範囲の三次元空間内を揺動する
と、その揺動が垂直方向の移動として圧電プラス
チツクフイルムに伝達される。これによつて圧電
プラスチツクフイルムに変形を生じ、その変形の
大きさに応じた電圧が生じる。したがつて、圧電
プラスチツクフイルムに生じた電圧を検出するこ
とにより、錘の振動の有無およびその程度を知る
ことができ、地震の発生を検出できる。

請求項(2)に記載した考案においては、圧電プラ
スチツクフイルムの上端および下端の少なくとも
一方がその湾曲方向に傾斜して固定される。従つ
て、圧電プラスチツクフイルムの上端または下端
において傾斜して固定された部分は、伝達部材か
ら垂直方向の移動が伝達されていない状態では殆
ど極度の変形はない。このため、伝達部材が圧電
プラスチツクフイルムに垂直方向の移動を伝達
し、圧電プラスチツクフイルムがさらに湾曲した
場合にも傾斜して固定された端部は比較的小さな
角度で湾曲する。

請求項(3)に記載した考案においては、圧電プラ
スチツクフイルムの下端は伝達部材に当接保持さ
れているのみであり、伝達部材に固定されること
はない。従つて、感震装置の組立時に圧電プラス
チツクフイルムの下端と伝達部材とを固定する作
業が省略される。また、伝達部材から垂直方向の
移動が伝達された場合にも圧電プラスチツクフイ
ルムはその下端部において極度の変形により折れ
曲がることはない。

請求項(4)に記載した考案においては、感震装置
の組立作業時に圧電プラスチツクフイルムの下端
と伝達部材との固定作業が省略される。また、伝
達部材から圧電プラスチツクフイルムに垂直方向
の移動が伝達された際に、圧電プラスチツクフイ
ルムの上端の湾曲程度は小さく、圧電プラスチツ
クフイルムに与える変形ストレスが小さくなり、
下端においても極度の変形により折れ曲がること
がない。

請求項(5)に記載した考案においては、組立作業
時に圧電プラスチツクフイルムを挟持した際に両
面に形成された電極が押圧されることがなく、両
面の電極が再び導通することがない。また、上記
請求項(3)および(4)に記載した構成においては、圧
電プラスチツクフイルムの両面に形成された電極
が当接部材に接触することがなく、長期間の使用
によつても両面の電極が導通することがない。さ
らに、圧電プラスチツクフイルムのみの部分を設
けたことにより、フイルム挟持部分が明確になり
作業標準化が図れ、作業性が向上する。

請求項(6)に記載した考案においては、圧電プラ
スチツクフイルムの弾性力が増加し、振動による
変形時の発生電圧が増す。

(f) 実施例 第１図は、この考案の実施例である感震装置の
断面図である。

ハウジング１の内部には２箇所に仕切板８，９
が形成されている。下方の仕切板９の中央部には
孔部９ａが形成されており、この孔部９ａ内には
下端に錘３に固定した振動棒４が嵌入している。
振動棒４の中間部分には球体４ａが形成されてお
り、この球体４ａが孔部９ａの上面に当接するこ
とにより振動棒４は孔部９ａにおいて揺動自在に
されている。また、仕切板９の孔部９ａの内周面
は傾斜面により構成されており、振動棒４の振動
範囲を規制している。

上側の仕切板８には孔部８ａが形成されてお
り、この孔部８ａにスライダ５が嵌入している。
このスライダ５が振動棒４とともにこの考案の伝
達部材を構成している。スライダ５の上下部には
鍔部５ａ，５ｂが形成されており、スライダ５
は、上側の鍔部５ａが仕切板８の上面に当接する
位置と下側の鍔部５ｂが仕切板８の下面に当接す
る位置との間において上下方向に移動する。この
スライダ５の鍔部５ｂの下面には振動棒４の上面
に形成された鍔部４ｂが当接する。

スライダ５の上部には、上端をハウジング１の
上面に固定した圧電プラスチツクフイルム２の下
端が固定されている。この圧電プラスチツクフイ
ルム２の上端はハウジング１の上部に露出してお
り、リード線固定部６においてこの露出部分の両
面にリード線７ａ，７ｂのそれぞれが接続されて
いる。圧電プラスチツクフイルム２としては公知
のポリフツ化ビニリデン（PVDF）を用いること
ができる。

以上の構成により地震の振動によりハウジング
１が振動すると錘３がこれを検出し、仕切板９の
下方の三次元空間において揺動する。この錘３の
揺動により鍔部５ｂに当接する鍔部４ｂの位置が
変化し、スライダ５は上下方向に移動する。この
スライダ５の上下方向の移動により圧電プラスチ
ツクフイルム２の上下端の間隔が伸縮し、圧電プ
ラスチツクフイルム２は変形する。この変形によ
る圧電現象により電圧を生じる。

第２図は、上記感震装置の圧電プラスチツクフ
イルムを含む回路図である。

MOSFET回路２１に接続さた圧電プラスチツ
クフイルム２は高インピーダンスであるため、そ
の出力電圧はMOSFETで簡単に検出できる。コ
ンデンサＣの容量はMOSFETのオン／オフ時間
を決定する要因となり、また、抵抗Ｒ１，Ｒ２は
MOSFETのスレツシヨルド電圧を決定すること
から、これらの定数の値を変えることによつて設
定感度等を簡単に調整することができる。一般
に、地震でガスを止める対震自動ガス遮断器は、
液化石油ガス器具等の検定等に関する省令で定め
られた80〜250galの震動加速度で地震を検出しな
ければならないが、上記の各定数の値の調整によ
りこのような要求にも簡単に対応できる。なお、
震動加速度gal（cm／Sec²）は震動周期をＴ
（Sec）、震動振幅をＡ（cm）とすると、 gal＝（2π／Ｔ）²×Ａ で表され、地震の強さを表す単位である。上記の
値はこれ以下の弱い地震や工事などの振動によつ
て誤動作することないように定められたものであ
る。

このように、感度調整を電気的に簡単に行うこ
とが可能であるが、もちろん伝達部材の構成を変
えることでも感度調整を行うことができる。例え
ば、錘３の揺動量に対するスライダ５の上下スト
ロークを大きくすれば、感度は一般的に向上す
る。

伝達部材の構成例としては、例えば第３図およ
び第４図に示すものが考えられる。第３図に示す
ものでは、振動棒４の鍔部４ｂとスライダ５の鍔
部５ｂとの間に間〓を設けておくことにより、振
動棒４の傾斜角が一定範囲を越えたときに初めて
スライダ５を移動させ、圧電プラスチツクフイル
ム２に電圧を生じさせるようにすることができ
る。このようにするとガスメータの一定範囲内の
取付誤差を許容することができ、また、工事等に
よる微小な振動を検出しないようにできる。さら
に、第４図に示すように、鍔部４ｂまたは５ｂの
何れか一方または両方の当接面を球状に成形して
も同様の効果を得ることができる。

なお、圧電プラスチツクフイルム２に静的な外
力が作用した際には、出力電圧は徐々に低下する
ため、ガスメータが垂直状態から傾斜して取付ら
れた場合にも一時的に電圧を生じるだけであり、
極端に傾斜して取付られない限り、取付後の地震
検出には何ら問題を生じることがない。すなわ
ち、圧電プラスチツクフイルムは動的な力いわゆ
る振動に対してはセンシテイブであり、このこと
からも本感震装置に圧電プラスチツクフイルムを
採用することは有効である。

第５図Ａ〜Ｃは、いずれも請求項(2)に記載した
考案に係る実施例を示す要部の断面図である。

第５図Ａにおいて圧電プラスチツクフイルム２
の上端はハウジング１の上面に湾曲方向に傾斜さ
せて固定されている。一方、圧電プラスチツクフ
イルム２の下端はスライダ５の上面に垂直に固定
されている。また、同図Ｂに示す例では、圧電プ
ラスチツクフイルム２は、その下端においてスラ
イダ５に湾曲方向に傾斜させて固定されており、
上端においてハウジング１に垂直に固定されてい
る。さらに、同図Ｃに示す例では、圧電プラスチ
ツクフイルム２の上下端の両方においてハウジン
グ１およびスライダ５に傾斜して固定されてい
る。

以上のように圧電プラスチツクフイルム２の上
端および下端の少なくとも一方を湾曲方向に傾斜
させて固定することにより、第１図に示す錘３が
振動していない初期状態において、圧電プラスチ
ツクフイルム２の湾曲方向に傾斜させて固定した
部分に極度の変形を生じていない。このため、錘
３の振動によりスライダ５が上下方向に移動した
際に、圧電プラスチツクフイルム２全体に一様に
変形が生じる。これによつて、局部的な変形を防
止することができる。また、初期状態において圧
電プラスチツクフイルム２を僅かに湾曲させてい
るのでその後改めてスライダ５が上下方向に移動
した場合、圧電プラスチツクフイルム２に大きな
変形を生じても、固定部に生じる湾曲の程度は垂
直に固定した場合に比べて小さく、長時間の使用
によつても固定部近傍に破断を生じず、フイルム
固定部分の信頼性が向上する。

第６図ＡおよびＢは、それぞれ請求項(3)および
(4)に記載した考案に係る実施例の構成を示す要部
の断面図である。

第６図Ａに示すように、スライダ５の上面にＶ
字型断面の凹部３６を形成することにより、圧電
プラスチツクフイルム２の下端を凹部３６に当接
保持させることができる。このように、圧電プラ
スチツクフイルム２の下端をスライダ５の上面に
形成された凹部３６に当接保持させることとする
と、圧電プラスチツクフイルム２とスライダ５と
を固定する必要がなく、感震装置の組立作業を簡
略化できる利点がある。また、スライダ５が上下
方向に移動した際に圧電プラスチツクフイルム２
の下端部近傍は凹部３６の２側面の挟み角の範囲
で自由に変形することができ、圧電プラスチツク
フイルム２の下端部近傍での極度の変形による折
れ曲がりを生じることがない。これによつて圧電
プラスチツクフイルム２の下端部における破断の
発生を長期間に渡つて防止できる。

また、同図Ｂに示すように圧電プラスチツクフ
イルム２の下端をスライダ５の上面に形成された
凹部３６に当接保持させるとともに、圧電プラス
チツクフイルム２の上端をハウジング１に湾曲方
向に傾斜させて固定することにより、前述の第５
図Ａ〜Ｃに示した実施例と同様の作用を得ること
ができ、圧電プラスチツクフイルム２の上端部近
傍においても極度の変形を生じない。

第７図は、この考案の実施例である感震装置に
用いられる圧電プラスチツクフイルムの正面図で
ある。

圧電プラスチツクフイルム２の両面にはフイル
ム状の電極３１が構成される。この電極３１は、
圧電プラスチツクフイルム２の素材であるピエゾ
フイルムにAgメツキおよびAg，Cr／NiCr，
Cu／Niなどのスパツタ蒸着などによつて圧電プ
ラスチツクフイルム２の両面に形成される。圧電
プラスチツクフイルム２は電極３１の形成範囲に
対して下端部において所定の範囲Ｄだけ余分に形
成されており、圧電プラスチツクフイルム２の下
端近傍の所定の範囲Ｄには電極３１は形成されな
い。この電極が形成されていない部分を挟持して
後のリード線の接続作業などが行われる。

これは、一般に両面に電極を形成した圧電プラ
スチツクフイルムに対して数十ボルト程度の電圧
を印加し、両面に形成された電極を短絡して両面
の電極が互いに導通しないようにするが、この電
圧の印加後に圧電プラスチツクフイルムの両面を
押圧すると、その部分の両面の電極が再び導通す
る可能性がある。そこで、第７図に示すように圧
電プラスチツクフイルム２の下端部近傍に所定範
囲の無電極部を形成するとともに、リード線の取
り付け作業等においてこの無電極部を挟持するこ
とにより、電圧の印加により両面の電極を短絡し
た後にそれ以後の作業において両面の電極が再び
導通することを防止できる。

圧電プラスチツクフイルム２の両面に第７図に
示す範囲に電極が形成されたのち、第８図に示す
ようにリベツト３２ａ，３２ｂによつてリード線
３３ａ，３３ｂが電極３１ａ，３１ｂのそれぞれ
に接続される。さらに、圧電プラスチツクフイル
ム２の下端部近傍に形成された所定範囲Ｄの無電
極部を一定範囲について切除する。このとき、第
９図に示すように、圧電プラスチツクフイルム２
の下端部に一定量ｄの無電極部を残すことによ
り、第６図ＡおよびＢに示す取り付け状態におい
て、圧電プラスチツクフイルム２の下端が凹部５
１に繰り返し摺動した場合にも電極の下端が凹部
５１に接触することがなく、両面に電極３１ａ，
３１ｂが導通することを確実に防止できる。

なお、第１０図に示すように、圧電プラスチツ
クフイルム２の両面に電極３１ａ，３１ｂを形成
したのち、何れか一方の面に燐青銅やベリリウム
銅（BeCu）などの補助バネ板材３５を貼付する
ことにより、圧電プラスチツクフイルム２の弾性
力を向上でき、振動による変形時における発生電
圧を増加できる利点がある。

(g) 考案の効果 請求項(1)に記載した考案によれば、地震の振動
による錘の水平方向あるいは垂直方向の揺れを垂
直方向の移動として圧電プラスチツクフイルムに
伝達し、この圧電プラスチツクフイルムに圧電現
象により生じる電圧を検出することにより地震の
振動状態を知ることができる。したがつて、簡単
な構成で感震装置を構成することができ、コスト
ダウンを実現できるとともに、小型化によりプリ
ント基板への実装を実現できる利点がある。ま
た、圧電プラスチツクフイルムに静的な力が作用
した状態では電圧値が徐々に低下するため、ガス
メータが垂直状態から傾斜した状態で取付られた
場合にも地震を正確に検出することができる。ま
た、振動は電気的に検出されることになるため、
圧電プラスチツクフイルムの出力電圧を電気回路
により適当に処理することにより感度の設定や調
整等を容易に行うことができる。

さらに、圧電プラスチツクフイルム自体は柔軟
性の非常に高いものであるため、耐衝撃性に優
れ、しかも化学的に安定しているため、長期間に
渡つて安定した動作を期待することができる。

請求項(2)に記載した考案によれば、圧電プラス
チツクフイルム２の上端および／または下端の湾
曲方向に傾斜させて固定した部分に生じる湾曲の
程度を緩和でき、繰り返し変形による圧電プラス
チツクフイルムの破断を防止でき、長期間に渡つ
て安定して動作させることができる。

請求項(3)に記載した考案によれば、感震装置の
組立時に圧電プラスチツクフイルムの下端に伝達
部材を固定する必要がなく、組立作業を簡略化で
きるとともに、特に小型の感震装置装置において
組立作業を容易化できる利点がある。また、圧電
プラスチツクフイルムの変形時に下端部において
折れ曲がりを生じることがなく、圧電プラスチツ
クフイルムの下端における破断を確実に防止でき
る利点がある。

請求項(4)に記載した考案によれば、上記請求項
(3)に記載した考案の効果に加えて圧電プラスチツ
クフイルムの上端における湾曲の程度を緩和で
き、上端部近傍における破断を防止してさらに長
期間に渡つて安定して動作させることができる。

請求項(5)に記載した考案によれば、圧電プラス
チツクフイルムの製造工程において両面の電極が
導通することを未然に防止できる利点がある。さ
らに、請求項(3)および(4)に記載した考案にあつて
は、感震装置の使用中における両方の電極の導通
をも防止できる利点がある。

請求項(6)に記載した考案によれば、金属バネ板
材により圧電プラスチツクフイルムの弾性力が増
し、フイルム変形時の発生電圧を増加できる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例である感震装置の断
面図、第２図は同感震装置の圧電プラスチツクフ
イルムを含む回路図、第３図および第４図はこの
考案の別の実施例の要部を示す図である。第５図
Ａ〜Ｃは請求項(2)に記載した考案に係る実施例の
要部の断面図、第６図ＡおよびＢはそれぞれ請求
項(3)および(4)に記載した考案に係る実施例の構成
を示す要部の断面図、第７図および第８図は請求
項(5)に記載した考案に係る実施例に用いられる圧
電プラスチツクフイルムのそれぞれ加工前および
加工後の正面図、第９図は同圧電プラスチツクフ
イルムの要部の拡大断面図である。第１０図はこ
の考案のさらに別の実施例に係る圧電プラスチツ
クフイルムの要部の拡大断面図である。第１１図
は従来の感震装置を示す断面図である。 ２……圧電プラスチツクフイルム、３……錘、
４……振動棒（伝達部材）、５……スライダ（伝
達部材）、３１ａ，３１ｂ……電極、２１……
MOSFET回路（電圧検出手段）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 上端と下端との間において一方向に湾曲させ
   るとともに、上端を固定し下端を自由端とした
   圧電プラスチツクフイルムと、所定範囲の三次
   元空間に移動自在にされた錘と、錘の水平方向
   の揺れ、あるいは垂直方向の揺れを垂直方向の
   移動として抽出して圧電プラスチツクフイルム
   に伝達する伝達部材と、圧電プラスチツクフイ
   ルムに生じた電圧を検出する電圧検出手段と、
   を設けたことを特徴とする感震装置。 (2) 前記圧電プラスチツクフイルムの下端に前記
   伝達部材を固定するとともに、前記圧電プラス
   チツクフイルムの上端および下端の少なくとも
   一方を湾曲方向に傾斜させて固定した請求項(1)
   記載の感震装置。 (3) 前記圧電プラスチツクフイルムの上端を垂直
   方向に固定し、且つ下端を伝達部材に当接保持
   させた請求項(1)記載の感震装置。 (4) 前記圧電プラスチツクフイルムの上端を湾曲
   方向に傾斜させて固定し、且つ下端を伝達部材
   に当接保持させた請求項(1)記載の感震装置。 (5) 前記圧電プラスチツクフイルムの両面におい
   て少なくとも下端近傍の所定の範囲を除く部分
   にフイルム状の電極を構成した請求項(1)〜(4)記
   載の感震装置。 (6) 前記圧電プラスチツクフイルムの何れか一方
   の面に燐青銅またはベリリウム銅等の金属バネ
   板材を貼付した請求項(1)〜(5)記載の感震装置。